Организация кэш-памяти в многопроцессорных системах


Проблема обеспечения целостности данных хранящихся в ОП для многопроцессорных систем, заключающаяся в том, что трудно определить, где находятся не актуализированные данные — в кэш-памяти процессоров или в ОП.

3 метода обеспечения целостности данных в ОП


Существуют 3 метода обеспечения целостности данных в ОП: 1. Очистка кэш-памяти. Заключается в том, что после изменения данных блок данных, записывается в ОП и КП очищается. Если требуется вторичное обращение к этому блоку, то он опять читается из ОП. Если все места в кэш-памяти успевают освобождаться перед тем, как процессор выполнит запись в ОП, кэш-память Читать далее

Ортогональные системы


В ассоциативных системах формат слова (данных) имеет два поля: поле данных и поле тега. В поле тега находятся управляющие данные (тип, индекс и т.д.). Ассоциативной обработке подвергается только поле тега. Поле данных обрабатывается традиционным способом. Поиск требуемого слова (слов) осуществляется путем обработки битовых срезов поля тегов. Возможен множественный отклик, когда в регистре отклика несколько разрядов Читать далее

Систолические и волновые системы (АС)


Систолическая система(СС) – это числовой обработки данных. Особенностью является то, что она занимается проблемой хранения промежуточных данных. Проблема, решаемая в рамках СС, заключается в устранении или отсутствии дополнительных обращений к ОП для хранения промежуточных результатов при вычислении, тем самым устраняется традиционные недостатки конвейерной и матричной обработки. Используются как распараллеливание, так и конвейеризация – одновременно.

Принцип систолической обработки


Он заключается в выполнении всех стадий обработки каждого элемента данных, извлеченных из памяти, прежде чем результат этой обработки поместить обратно в память. Этот принцип реализуется систолической матрицей или массивом ПЭ. В СС данные извлекаются из ОП и последовательно передаются между ПЭ, которые выполняют их обработку, и последний ПЭ сохраняет в ОП окончательный результат.

Систолические алгоритмы


Систолические алгоритмы: 1). Символьная обработка: поиск вхождения подстроки в строку. Предположим у нас имеется две строки:

Умножение квадратных матриц


Заданы две матрицы и . Пусть известно, что надо найти матрицу , равную произведению матриц и , и известен элемент матрицы:

Волновые системы (ВС)


Систолические структуры – это системы синхронной обработки данных. Для них используется единая система тактовых сигналов, т.е. пульсация и продвижение данных происходит согласованно. Если на один элемент поступила порция данных, то только следующий такт меняет одну входную порцию на другую, причем это происходит по всей матрице одновременно. Но иногда, когда мы будем использовать универсальные систолические системы Читать далее

Структура конфигурационного адресного пространства


Может оказаться, что на одной плате существуют многофункциональные устройства. Пример, на звуковой карте есть очень много устройств: входной и выходной каналы, регулятор громкости, микшер и т.д. и т.п. А конфигурационное адресное пространство одно. Каждое из этих устройств независимо: микшер может быть, а может и не быть, также и регулятор. Т.е. на контроллере может быть несколько Читать далее

Регистры конфигурационного адресного пространства


На контроллере есть общее адресное пространство, независимое от числа логических устройств и входящих в контроллер и части, которые дублируются на каждом из устройств. Существуют специальные команды, которые отображают эти части в общее адресное пространство, путем занесения номера логического устройства в специальную ячейку. В свою очередь каждая из этих частей делится на 3 типовых части. Первая Читать далее

Command


1. Command – управление устройством. Структура показана на рис. 1. 23.

Разряды


1. Status – Состояние устройства. Рис. 1. 24. Структура Status

Base Address Register


1. Base Address Register – программа начальной инициализации и конфигурации определяет через базовый регистр объем памяти и тип адресного пространства, требуемые устройством. Для этого в регистр записывается 32-х разрядное число 0FFFFFFFFh, которое опознается устройством, и следующее чтение из этого регистра содержит тип адресного пространства и его объем.

Процедура начальной загрузки


1. Включение питания (power-on). Тестируется процессор, запуская внутри себя микрокод. Затем чтение команды, записанной по жёско-фиксированному адресу. 2. Power-On-Test – этот тест находится по начальному адресу в ПЗУ и выполняет: § расширенную диагностику процессора;

ФОРМАТЫ КОМАНД И СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ


Формат команды определяется разрядностью МП. У МП К580, который является 8-ми разрядным, однобайтовые команды имеют формат 8 разрядов, 2-х байтовые -16, 3-х байтовые -24. Команда должна содержать код операции, адрес первого и второго операнда, адрес результата, адрес следующей команды. МП К580 является 8-ми разрядным, поэтому необходимо сократить кол-во данных, содержащихся в коде команды. Один из Читать далее

ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ ЭВМ


Память ЭВМ организована по иерархической лестнице, т.е. устройства обладающие большим объемом памяти обладают меньшим быстродействием. Наибольшим быстродействием обладают СОЗУ (сверх ОЗУ). Они обычно реализуются на регистрах, поэтому в МП СОЗУ называется РОН. Объем памяти СОЗУ очень мал. Обычно памятью машины называют ОЗУ. Быстродействие ОЗУ должно быть не меньше чем быстродействие электронных схем операционной части, памяти Читать далее

ПОСТОЯННЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ПЗУ)


Отличается от ОЗУ тем, что в него информация записывается однократно. Для ПЗУ возможен только режим чтения. Информация из ПЗУ считывается пословно. В одной строке записывается несколько слов. Выбор слова в строке производится с помощью селектора. Селектор собран на VT0 — VT7. Буфер ввода — вывода собран на многоэмиттерных транзисторах МТ1 — МТ4. Ввод и вывод Читать далее

ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ВЗУ)


ВЗУ вместе с устройствами ввода — вывода относятся к периферийным устройствам. Периферийные устройства обеспечивают общение человека с машиной. Раньше роль ВЗУ выполняли перфокарты и перфоленты. В настоящее время используются магнитные носители информации: магнитные ленты и диски. Магнитная лента относится к запоминающим устройствам с последовательным доступом к памяти. Магнитные диски относятся к запоминающим устройствам с произвольным Читать далее

ОБМЕН ДАННЫМИ ПО ПРЕРЫВАНИЯМ


Прерывание работы МП по запросу внешних устройств устраняет необходимость выполнения МП неэффективных операций по проверке готовности внешних устройств к обмену данными и снижает затраты времени на ожидание готовности периферийного устройства к обмену. Прерывания необходимы при обмене данными с большим числом асинхронно работающих внешних устройств. Прерываемая программа должна содержать команду EI в начале участка основной программы, Читать далее

АССЕМБЛЕР К580


После того, как программа написана на языке высокого уровня она транслируется в машинный код, но программу можно написать на ассемблере, который так же как и машинный код ориентирован на архитектуру данной машины. Ассемблером называется программа — транслятор с символического языка, который называется языком ассемблера. Язык называется символическим, потому что операции в нем записываются в виде Читать далее

Архитектуры микропроцессоров


· 8086 – 16 битные регистры, 16-битная внешние ШД, 20-битные ША. Поддержка сегментной памяти, размер 1 сегмента – 64 Кбайт. Единственный режим доступа к памяти – реальный. · 80286 – защищенный режим доступа к памяти, сегментные регистры используются как указатели в таблице дескрипторов, с помощью которых можно формировать 24-битн.,позволяет адресовать до 16 Мбайт памяти. Появление Читать далее

Программная среда процессора


Типы данных · байт=8 бит · слово=2 байта, которым последовательно адресуются в памяти, байт, содержащий 0 бит – младший, а 15 – старший

Организация памяти


Организация памяти – это аппаратный механизм, позволяющий ОС создавать для выполнения программ необходимую среду. Состоит из 2х частей: – сегментация, – страничная подкачка (виртуализация). Сегментация – метод управления памятью , на котором основано построение защиты.

Логический адрес. Физический адрес.


Логический адрес, также называемый виртуальным, состоит из селектора (в реальном режиме — просто адреса сегмента) и смещения. Смещение формируется суммированием компонентов (base, index, disp) в эффективный адрес. Поскольку каждая задача может иметь до 16К селекторов, а смещение, ог­раниченное размером сегмента, может достигать 4 Гб, логическое адресное пространство для каждой задачи может достигать 64 Тб. Все Читать далее

Реальный режим адресации памяти


В реальном режиме по адресации памяти обеспечивается совместимость с процессором 8086, который своей 16-битной адресной шиной охватывает прост­ранство физической памяти в 1 Мб. Для обеспечения совместимости с 80286 32-разрядные процессоры реализуют его ошибку, связанную с переполнением, возникающим при сложении адреса сегмента с эффективным адресом

Модель памяти


1. Защищенная плоская модель – работает модель выхода за пределы сегментного производства. 2. плоская

Сегментация


Сегмент — это блок адресного пространства памяти определенного назначе­ния. К элементам сегмента возможно обращение с помощью различных инструк­ций процессора, использующих разные режимы адресации для формирования адреса в пределах сегмента. Максимальный размер сегмента для процессоров 8086 и 80286 составлял 64 Кб, в 32-разрядных процессорах этот предел отодви­гается до 4 Гб. Сегменты памяти выделяются задачам операционной системой, Читать далее